凋落物输入对南亚热带典型人工林土壤碳化学结构及稳定性的影响

发展乡土阔叶人工林正逐渐成为替代大面积针叶人工林的有前景的森林经营模式。造林树种的变化势必会改变凋落物的质和量，植被凋落物和土壤微生物是影响土壤有机碳化学结构的主要因子，然而由凋落物输入变化及其引发的土壤微生物的变化对人工林土壤有机碳化学结构及稳定性的影响目前尚不明确。本研究拟以凋落物添加、去除和转移的野外控制实验为主要手段，通过研究不同树种凋落物叶输入和地上、地下凋落物输入变化及其引发的土壤微生物量和微生物群落结构的变化对土壤有机碳化学结构及稳定性的影响，揭示凋落物输入对我国南亚热带典型人工林土壤碳化学结构与稳定性的影响及其机理，为系统地评价南亚热带人工林土壤固碳潜力，以及为筛选具有更高土壤固碳潜力和可持续固碳能力的造林树种和人工林凋落物的管理模式提供可靠的科学依据。同时，为我国政府制定的通过增加森林面积和蓄积，以应对气候变化的国家方案的有效实施提供决策依据。

具有较高经济价值的乡土阔叶人工林，正逐渐替代我国亚热带及世界上其他地区大面积分布的针叶人工林，以提高生物多样性和生态系统服务功能。树种改变会改变凋落物的类型和化学性质，由此影响土壤碳固持潜力。然而，控制凋落物碳存留于土壤的主要因素仍有很大不确定性。凋落物中不易分解的组分会通过选择性存留进入土壤；土壤微生物调控的凋落物分解及再合成过程也是土壤碳固持的途径。因此，不同种类和化学性质的凋落物输入通过何种途径影响土壤有机碳的积累和组分变化尚需进一步研究。. 本项目于2011年8月在中国林科院热林中心的林龄30年的马尾松人工林下，布置“保留根系添加马尾松针”、“保留根系去除马尾松针”、“断根添加马尾松针”、“断根添加杉木叶”、“断根添加红锥叶”、“断根添加格木叶”和“断根去除地表凋落物（对照）”7个处理，每个样方的面积为2 m × 2 m，共设4个重复，合计28个样方。每个月在附近的相同林龄的人工纯林各收获一次新鲜凋落物。称出相同干重的马尾松针、杉木叶、红锥叶和格木叶，向各相应处理样方添加相应的凋落物叶。通过不同树种凋落物叶输入和地上、地下凋落物输入变化的野外控制实验，研究不同功能和质量的凋落物输入对土壤有机碳积累和化学组分的影响，分析由凋落物引发的土壤微生物的激发作用及群落组成的改变对土壤碳积累过程的影响。. 研究发现凋落物输入处理的土壤碳含量低于或近似于无凋落物输入样方；化学质量较高的格木和红椎凋落物输入处理的土壤碳含量低于较低化学质量的马尾松和杉木凋落物输入处理；保留根系而无凋落物输入的处理土壤有机碳含量高于去除根系处理样方。针叶树种凋落物处理与阔叶树种凋落物处理间土壤有机碳化学组分构成分异明显；土壤碳化学组分与凋落物碳化学组分之间没有相关关系，而与土壤微生物群落结构指标真菌/细菌关系明显。. 研究结果揭示了不同功能和质量凋落物处理对土壤碳的积累和组分有不同的影响，阔叶凋落物比针叶凋落物具有较强的微生物激发作用，促进林分土壤中原有碳的更快的周转并分解。本研究强调了凋落物化学性质引起的土壤微生物群落结构特征对土壤碳化学组分的形成起到的重要作用；也为筛选具有更高土壤固碳能力的造林树种提供理论基础。